電晶體｜評估篇
LLC轉換器中一次側開關元件反向恢復特性的重要性 －總結－
2024.08.07
LLC轉換器中一次側開關元件反向恢復特性的重要性
－總結－
LLC轉換器的導通通常是ZVS工作，因此可以降低開關損耗，但如果LLC轉換器發生了失諧，則會受反向恢復電流的影響而流過直通電流，開關損耗會增加，最壞的情況下，可能會導致MOSFET損壞。要想降低這種MOSFET損壞風險，一次側開關元件選用Body二極體的反向恢復特性優異的MOSFET來減少直通電流，是行之有效的方法之一。
以下是目前為止發佈的相關文章連結和關鍵要點匯總。
本文的關鍵要點
・LLC轉換器可以用較少的元件數量實現緩開關電路，與硬開關方式相比，可以減少開關損耗和電壓振鈴。
・但是，在某些電路輸入和輸出條件下，可能會導致開關元件的MOSFET損壞。
・在本系列文章中，首先介紹LLC轉換器的電路結構和基本動作，還會介紹一次側MOSFET的反向恢復特性對於LLC特有的問題——失諧的重要性。
本文的關鍵要點
・LLC轉換器具有由電容C和兩個電感L組成的串聯電路。
・由於二次側使用的二極體是ZCS工作，因此不會產生反向恢復損耗。
・因此，可以通過選用正向電壓VF較低的二極體來降低損耗。
本文的關鍵要點
・雖然LLC轉換器的優點是開關損耗低，但受失諧的影響，開關損耗可能會增加，並且可能會導致MOSFET損壞。
・LLC轉換器使用PFM方式來控制輸出電壓。由於LLC的增益頻率特性具有兩個諧振頻率，因此根據fsw被分為三個工作區域。
本文的關鍵要點
・通常，LLC轉換器在增益大於1且MOSFET導通執行ZVS工作的區域（2）中運行。
・區域（2）中的LLC轉換器的電路工作分為10種模式。
本文的關鍵要點
・在LLC轉換器中，如果偏離預期的諧振條件，MOSFET Body二極體的反向恢復電流會引發直通電流，這可能會造成開關損耗增加，最壞的情況下可能會導致MOSFET損壞。
・要想降低這種損壞風險，透過選用Body二極體反向恢復特性優異的MOSFET來減少直通電流值，是行之有效的方法之一。
參考文獻
- ・森田浩一；LLC諧振轉換器設計，電源電路設計2009，CQ出版社。
- ・W.S Choi, S.M Young, D.W Kim, “Analysis of MOSFET Failure Modes in LLC Resonant Converter,” INTELEC 2009, October 2009.
- ・W.S Choi, S.M Young, “Improving System Reliability Using FRFETR in LLC Resonant Converters,” PESC 2008, June 2008.